侯亞男 郭穎 張旭 于新文 彭林鵬 歐陽萱 雷振宇 楊銘倫

(中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京，100091)(神農(nóng)架國家公園管理局)(中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所)

鳥類可以提供許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1]。研究鳥類生物多樣性能有效反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，其中研究鳥類物種多樣性是研究鳥類生物多樣性的核心內(nèi)容之一[2]。鳥類物種豐富度是評(píng)價(jià)該物種多樣性最直觀的指標(biāo)之一[3]，因此，掌握有效便捷的鳥類物種豐富度評(píng)價(jià)方法對(duì)于鳥類生物多樣性監(jiān)測至關(guān)重要。傳統(tǒng)鳥類物種調(diào)查方法有樣線法、捕獲法、訪談法等[4]，但是這些方法需要進(jìn)行大量野外采樣，耗時(shí)耗力，無法做到長時(shí)間的持續(xù)調(diào)查，同時(shí)這些方法會(huì)造成人類活動(dòng)對(duì)鳥類行為的干擾，給鳥類物種豐富度評(píng)估帶來影響。

鳥類發(fā)聲頻繁，其鳴聲是大多數(shù)聲學(xué)群落的重要組成部分[5]，容易被自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備捕捉。隨著野外聲音采集技術(shù)的發(fā)展，研究人員提出了較為先進(jìn)的生態(tài)聲學(xué)方法[6]用于鳥類調(diào)查，該方法能夠反映聲音在種群、群落、景觀水平上的有效變化，適用于描述鳥類物種豐富度[7]。同時(shí)，該方法利用野外錄音設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)采樣，能減少野外工作的時(shí)間及成本消耗，降低觀察者對(duì)動(dòng)物活動(dòng)的影響，并獲得比人工調(diào)查時(shí)更多的鳥類物種信息[8]，現(xiàn)已成為評(píng)估鳥類種群狀況、變化的可行方法[9-12]。

在生態(tài)聲學(xué)中，通常通過聲學(xué)變化的指數(shù)描述當(dāng)?shù)匚锓N多樣性[13-15]。近年來，已發(fā)展出多種聲音指數(shù)用于評(píng)估聲學(xué)群落的強(qiáng)度、相對(duì)豐度、豐富度、異質(zhì)性及人為干擾對(duì)聲學(xué)群落的影響，這些指數(shù)包括生物聲學(xué)指數(shù)(BI)[16]、聲音熵指數(shù)(H)[13]、聲音均勻性指數(shù)(AEI)、聲音多樣性指數(shù)(ADI)[17]、聲音復(fù)雜度指數(shù)(ACI)[18]、聲音豐富度指數(shù)(AR)[19]、歸一化聲景指數(shù)(NDSI)[20]等。目前已有一些學(xué)者根據(jù)上述聲音指數(shù)開展了鳥類物種豐富度評(píng)價(jià)研究，Pieretti et al.[18]從19d的聲音數(shù)據(jù)中提取ACI指數(shù)，利用Spearman相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)該指數(shù)與意大利國家公園的鳥類發(fā)聲數(shù)量顯著相關(guān)；Buxton et al.[21]監(jiān)測阿拉斯加春秋2季鳥類遷徙情況，發(fā)現(xiàn)ACI指數(shù)與該地區(qū)候鳥物種數(shù)量變化呈正相關(guān)。在巴西中部草原，有研究發(fā)現(xiàn)，ADI指數(shù)與鳥類物種豐富度呈顯著正相關(guān)[22]。有研究人員同時(shí)使用多種聲音指數(shù)來評(píng)價(jià)鳥類，F(xiàn)uller et al.[23]從澳大利亞東部森林相鄰2 a內(nèi)某1個(gè)月的聲音數(shù)據(jù)中提取多種聲音指數(shù)，發(fā)現(xiàn)H、ADI、NDSI指數(shù)與景觀特征、生態(tài)狀況、鳥類物種豐富度的相關(guān)性相較于其他聲音指數(shù)而言更好；Mammides et al.[24]在云南采集了較短時(shí)間內(nèi)的聲音樣本數(shù)據(jù)，其研究表明H、ADI、AEI指數(shù)與鳥類物種豐富度、多樣性有弱相關(guān)性。

綜上所述，使用多種聲音指數(shù)能夠有效評(píng)價(jià)鳥類物種豐富度，但是目前的研究多集中于分析短時(shí)間內(nèi)的聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于全年長時(shí)間序列內(nèi)聲音數(shù)據(jù)的分析少見報(bào)道。然而對(duì)于鳥類調(diào)查而言，持續(xù)整年的聲學(xué)調(diào)查有助于發(fā)現(xiàn)鳥類聲學(xué)活動(dòng)在不同季節(jié)的變化特征及不同季節(jié)內(nèi)變化的關(guān)鍵時(shí)刻，有利于評(píng)估由于氣候或人為干擾導(dǎo)致的鳥類聲學(xué)活動(dòng)變化，可為生態(tài)完整性的長期評(píng)估提供參考。

本研究根據(jù)長時(shí)間序列范圍內(nèi)采集的聲音數(shù)據(jù)，以神農(nóng)架國家公園體制試點(diǎn)區(qū)為例，提取不同季節(jié)的聲音指數(shù)，分析這些聲音指數(shù)與神農(nóng)架鳥類物種豐富度的相關(guān)性，通過相關(guān)性較強(qiáng)的聲音指數(shù)探索該地區(qū)鳥類在不同季節(jié)的活動(dòng)變化，以實(shí)現(xiàn)該地區(qū)鳥類物種豐富度的快速評(píng)估。

1 研究區(qū)概況

神農(nóng)架是國家發(fā)展和改革委員會(huì)確立的9個(gè)國家公園試點(diǎn)區(qū)之一。該試點(diǎn)區(qū)位于109°56′3.347″～110°36′26.799″E，31°17′27.317″～31°36′27.317″N，地處湖北神農(nóng)架林區(qū)西南部，總面積約為1 325.06 km2，涉及神農(nóng)架世界自然遺產(chǎn)地、世界地質(zhì)公園、國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、國家森林公園、5A級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、大九湖國家濕地公園、大九湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)等保護(hù)地及木魚林場、溫水林場、徐家莊林場的部分或全部區(qū)域[25-26]。該區(qū)域多高山，平均海拔1 800 m，最高峰神農(nóng)頂海拔3 105.4 m，是華中地區(qū)最高峰，氣候?qū)儆诒眮啛釒Ш团瘻貛У倪^渡區(qū)域，受山脈影響，氣溫垂直分帶明顯，年降水量800～2 500 mm，降水量隨海拔增高而增加。

圖1研究區(qū)域與采樣點(diǎn)

本研究采樣點(diǎn)位于神農(nóng)架國家公園體制試點(diǎn)區(qū)內(nèi)大龍?zhí)侗Ｗo(hù)站附近，該區(qū)域?yàn)閲壹?jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物川金絲猴的主要生活區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)曾發(fā)現(xiàn)尚未記錄的鳥類[27]，具有鳥類研究的潛力。區(qū)域內(nèi)落葉闊葉林、落葉針葉林、常綠針葉林混交分布，樹木郁閉度較高，氣候季節(jié)性變化明顯。

2 研究方法

2.1 聲音采集

為了采集神農(nóng)架國家公園體制試點(diǎn)區(qū)的聲音數(shù)據(jù)，于2018年布設(shè)了11個(gè)野生動(dòng)物聲學(xué)記錄儀[28](圖2)，這些采樣點(diǎn)盡可能覆蓋樣區(qū)內(nèi)坡頂、坡中、坡底、溪流、溝谷等不同的生境類型。除采樣點(diǎn)1、2、3之外，其余采樣點(diǎn)間最小距離大于200 m，以盡量減少聲音數(shù)據(jù)的偽復(fù)制(群落中大多數(shù)物種的聲音會(huì)在該距離下衰減)。每個(gè)采樣點(diǎn)的設(shè)備每10 min捕捉2 min數(shù)據(jù)，全天候不間斷，每日獲得數(shù)據(jù)144段。這些數(shù)據(jù)以采樣頻率64 kHz，量化位數(shù)16位的單聲道flac音頻文件進(jìn)行存儲(chǔ)。

圖2 采樣點(diǎn)基本信息及設(shè)備

同時(shí)，為了確定聲音數(shù)據(jù)中的鳥類鳴聲類別，我們在神農(nóng)架保護(hù)區(qū)工作人員的協(xié)助下對(duì)現(xiàn)場聲音數(shù)據(jù)及歷史聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行了人工監(jiān)聽，以確定鳥類物種豐富度的值。

2.2 聲音數(shù)據(jù)預(yù)處理

采樣點(diǎn)1、2、4、6、9、10由于設(shè)備故障未能記錄到整年的聲音數(shù)據(jù)，因此在本研究中選擇采樣點(diǎn)3、5、7、8、11的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從2018年白露至2019年處暑之間，以24節(jié)氣為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，選擇這5個(gè)采樣點(diǎn)附近3 d的錄音數(shù)據(jù)，去除因設(shè)備原因而不能使用的數(shù)據(jù)，在5個(gè)采樣點(diǎn)共獲得19 854條錄音數(shù)據(jù)。

在計(jì)算聲音指數(shù)前，為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間和保持頻譜分辨率，將每段錄音下采樣到44.1 kHz的采樣率。譜減法[29]由于計(jì)算復(fù)雜度低，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，是一種常用的語音增強(qiáng)算法。在野外采集聲音數(shù)據(jù)時(shí)，不可避免錄入設(shè)備底噪，因此，在本研究中使用譜減法去除設(shè)備底噪。低頻聲音常被認(rèn)為是受大氣噪聲的影響，因此可以使用1 kHz的高通濾波器去除。本研究為了保留神農(nóng)架一些低頻的生物聲音，試驗(yàn)時(shí)降低了閾值，使用500 Hz的高通濾波進(jìn)行預(yù)處理[30]。

2.3 聲音指數(shù)計(jì)算

本研究中選擇的聲音指數(shù)為ACI、ADI、AEI、BI、H、NDSI指數(shù)等常用的聲音指數(shù)。并未選擇AR指數(shù)的原因是由于AR指數(shù)是1個(gè)根據(jù)輸入的聲音數(shù)據(jù)對(duì)每段數(shù)據(jù)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定的指標(biāo)，受到輸入數(shù)據(jù)數(shù)量的影響較大。根據(jù)頻譜來分析的指數(shù)均是使用窗口長度為512幀，跳躍長度為256幀的快速傅里葉變化頻譜的平方幅值計(jì)算。

ACI指數(shù)[18]是指通過計(jì)算連續(xù)頻譜中單個(gè)頻段的頻譜幅度的平均絕對(duì)值來描述相鄰頻段能量的變化。由于背景噪聲在不同頻段的變化通常較小，因此該指數(shù)對(duì)噪聲不敏感，能夠在高背景噪聲下使用。計(jì)算公式如下：

式中：q為頻段的個(gè)數(shù)；m為時(shí)間步長的個(gè)數(shù)；n為每一頻段中的子集個(gè)數(shù)；Ik為聲音強(qiáng)度。

ADI指數(shù)[17]通過香農(nóng)指數(shù)計(jì)算。將頻譜分為10個(gè)頻段，取每個(gè)頻段中高于閾值-50 dB的信號(hào)比例，然后將香農(nóng)熵指數(shù)應(yīng)用于這些選定的值，公式如下：

式中：pi為高于閾值-50 dB的信號(hào)比例；S為頻段數(shù)量。

AEI指數(shù)[31]的計(jì)算方法第1步與ADI指數(shù)相同，但之后是通過計(jì)算基尼系數(shù)來提供均勻性的度量，該指數(shù)與ADI指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。公式如下：

式中：pi為高于閾值-50 dB的信號(hào)比例，并將其按升序排列，使pi≤pi+1。

BI指數(shù)[16]是計(jì)算在2～8 kHz的平均頻譜與該平均頻譜的最小分貝值之間的曲線面積，公式如下：

式中：Smean為該頻段的平均頻譜；Smin為最小分貝值；f為頻段的長度。

H指數(shù)[13]由波譜熵指數(shù)(Hf)和時(shí)序熵指數(shù)(Ht)組成，這2個(gè)指數(shù)描述了聲音信號(hào)在頻率、時(shí)間上分布的無序程度。指數(shù)值來源于波譜概率密度函數(shù)的香農(nóng)熵指數(shù)，對(duì)于Hf，概率密度函數(shù)由平均譜導(dǎo)出；對(duì)于Ht，概率密度函數(shù)由振幅包絡(luò)導(dǎo)出，公式如下：

H=Ht×Hf。

式中：n為數(shù)字化后的聲音信號(hào)長度；A(t)為振幅包絡(luò)的概率質(zhì)量函數(shù)；S(f)為平均波譜的概率質(zhì)量函數(shù)。

NDSI指數(shù)[20]能夠判斷人為干擾對(duì)聲景的影響。計(jì)算公式如下：

式中：Bs為生物聲，As為人工聲。人工聲集中在1～2 kHz，生物聲集中在2～11 kHz。當(dāng)NDSI值接近1，表示環(huán)境中生物聲音活動(dòng)占主導(dǎo)；當(dāng)NDSI值接近-1，則表示環(huán)境中人為干擾較多。

2.4 聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性分析

為了評(píng)價(jià)各聲音指數(shù)與神農(nóng)架鳥類物種豐富度之間的相關(guān)性，本研究計(jì)算了每個(gè)采樣點(diǎn)的聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度的Spearman秩相關(guān)系數(shù)。該方法是反映2個(gè)變量之間關(guān)聯(lián)程度的常用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，可以根據(jù)2個(gè)變量的排序位置作線性相關(guān)分析，不強(qiáng)制原始數(shù)據(jù)的分布情況及樣本容量。

根據(jù)具有高多樣性水平的群落能夠產(chǎn)生更豐富的聲學(xué)環(huán)境這一生態(tài)聲學(xué)基本假設(shè)[13-15]，選擇每日中聲學(xué)活動(dòng)最劇烈時(shí)刻的聲音指數(shù)值作為該日的聲音指數(shù)代表。由于鳥類物種豐富度可以用最直觀的物種數(shù)來說明[32]，結(jié)合實(shí)地調(diào)查獲得的鳥類物種信息，通過人工監(jiān)聽的方式可以確定聲音數(shù)據(jù)中的鳥類鳴聲類別，從而估計(jì)其鳥類物種豐富度。

3 結(jié)果與分析

3.1 聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性

為了分析聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度的相關(guān)性，本研究計(jì)算了每段錄音的6種指數(shù)。由于NDSI指數(shù)是通過聲音頻率范圍來判斷是否為生物聲音，進(jìn)行降噪處理會(huì)影響其結(jié)果，因此采用未降噪數(shù)據(jù)計(jì)算NDSI指數(shù)。采樣點(diǎn)的聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性分析結(jié)果見表1。根據(jù)Spearman秩相關(guān)系數(shù)的分析結(jié)果，BI指數(shù)在采樣點(diǎn)5、7與鳥類物種豐富度呈極顯著相關(guān)，其在采樣點(diǎn)5的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.610。ACI指數(shù)在采樣點(diǎn)3、5、11與鳥類物種豐富度呈極顯著相關(guān)，其中采樣點(diǎn)11相關(guān)系數(shù)最高，為0.736。AEI指數(shù)、H指數(shù)在采樣點(diǎn)11與鳥類物種豐富度呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.474、0.475。NDSI指數(shù)在采樣點(diǎn)5、7、8與鳥類物種豐富度呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)最高為0.669；在采樣點(diǎn)11，由于其昆蟲活動(dòng)較多，很多高NDSI值的出現(xiàn)是由于昆蟲鳴聲而非鳥類，因此相關(guān)性較弱。ADI指數(shù)與鳥類物種豐富度無極顯著相關(guān)性。

表1 各采樣點(diǎn)的聲音指數(shù)與其鳥類物種豐富度的Spearman秩相關(guān)系數(shù)

為了盡可能減少自然聲、人類活動(dòng)聲音及其他生物聲音對(duì)聲音指數(shù)評(píng)價(jià)鳥類物種豐富度的影響，本研究通過人工監(jiān)聽的方式將上述干擾聲音數(shù)據(jù)去除，并分析優(yōu)化后的聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度的Spearman秩相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表2所示。其中，由于NDSI指數(shù)本質(zhì)是判斷人類活動(dòng)聲音與生物聲音的指數(shù)，因此，對(duì)于NDSI指數(shù)僅去除自然聲造成的干擾。從表中可以看出，相較于去除干擾前的結(jié)果(表1)，ACI、BI指數(shù)與鳥類物種豐富度的相關(guān)性有所提升。其中，ACI指數(shù)在采樣點(diǎn)8與鳥類物種豐富度呈顯著相關(guān)，在其余采樣點(diǎn)均呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)最高達(dá)0.824。BI指數(shù)在采樣點(diǎn)5、7、11與鳥類物種豐富度均表現(xiàn)出極顯著相關(guān)。NDSI指數(shù)在采樣點(diǎn)5、7與鳥類物種豐富度表現(xiàn)出極顯著相關(guān)，在采樣點(diǎn)3、8呈顯著相關(guān)，由于采樣點(diǎn)11受到天氣的影響較少，因此該采樣點(diǎn)的相關(guān)性無變化。AEI指數(shù)仍僅在采樣點(diǎn)11與鳥類物種豐富度呈極顯著相關(guān)。其余聲音指數(shù)均不存在極顯著相關(guān)的情況。

綜合分析表1、表2的結(jié)果可以看出，BI、ACI、NDSI指數(shù)與鳥類物種豐富度的相關(guān)性較好，適合作為其評(píng)價(jià)指標(biāo)；其余聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度的相關(guān)性較差，較不適用于鳥類物種豐富度評(píng)價(jià)。

表2 去除干擾后各采樣點(diǎn)的聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度的Spearman秩相關(guān)系數(shù)

3.2 不同季節(jié)的聲音指數(shù)對(duì)比

為了分析鳥類聲音活動(dòng)在不同季節(jié)的差異，本研究在聲音指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了相關(guān)性較好的BI、ACI、NDSI指數(shù)在5個(gè)采樣點(diǎn)不同季節(jié)的表現(xiàn)，其中，圖中聲音指數(shù)值是在該季節(jié)中所有天內(nèi)同一時(shí)刻的聲音指數(shù)的平均值(圖3)。

由圖3可知，各采樣點(diǎn)的BI、ACI指數(shù)在各季節(jié)的表現(xiàn)具有一致性，即在夏季時(shí)日變化規(guī)律明顯，均為在夜間的指數(shù)值趨于平穩(wěn)，在黎明時(shí)迅速上升，白天保持高值，到傍晚時(shí)下降，這種日變化規(guī)律與鳥類黎明合唱及黃昏合唱的習(xí)性[33]一致，且在05:00—19:00這一時(shí)間段內(nèi)，這2種聲音指數(shù)的值較其他季節(jié)更大。在冬季，BI、ACI值整日都處于較低水平，且無明顯變化；在春秋2季這2種聲音指數(shù)也具有相同變化規(guī)律，但是變化程度弱于夏季。

從圖3中可以看出，NDSI指數(shù)季節(jié)表現(xiàn)與BI、ACI指數(shù)不太一致。在夏季時(shí)，大多數(shù)采樣點(diǎn)的NDSI指數(shù)的日變化時(shí)刻同樣為05：00、19：00，日變化情況與BI、ACI指數(shù)相似，其中在采樣點(diǎn)11，該指數(shù)在00:00～05:00出現(xiàn)高值，這是由于該采樣點(diǎn)受附近夏季夜間昆蟲活動(dòng)的影響。在其余季節(jié)，僅采樣點(diǎn)11的日變化規(guī)律與另外2種聲音指數(shù)相似，其余采樣點(diǎn)的日變化規(guī)律不明顯。同時(shí)從圖中發(fā)現(xiàn)，在采樣點(diǎn)3、7、8的NDSI指數(shù)值偏高，采樣點(diǎn)8更是呈現(xiàn)出接近于1的高值。通過實(shí)地調(diào)查可知，這3個(gè)采樣點(diǎn)靠近水流，人工監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)水流聲頻率集中在3～6 kHz，這是造成NDSI指數(shù)值偏高的原因，且由于采樣點(diǎn)3靠近保護(hù)區(qū)金絲猴研究區(qū)域，人類活動(dòng)在該采樣點(diǎn)附近相對(duì)較多，在鳥類活動(dòng)相對(duì)較少的春秋冬季，人類活動(dòng)使得偏高的NDSI指數(shù)值在該采樣點(diǎn)附近出現(xiàn)向下波動(dòng)。

圖3 不同采樣點(diǎn)相關(guān)性較好的聲音指數(shù)季節(jié)差異

通過這些聲音指數(shù)的季節(jié)差異可以發(fā)現(xiàn)，夏季時(shí)鳥類聲音活動(dòng)頻繁，在夏季早晨05：00左右鳥類開始黎明合唱，在19:00左右出現(xiàn)黃昏合唱；春秋有鳥類活動(dòng)但不如夏季活躍，且春秋2季時(shí)，黎明合唱開始時(shí)間晚于夏季，黃昏合唱結(jié)束時(shí)間早于夏季；冬季，很少能捕捉到鳥類活動(dòng)。這種季節(jié)差異也符合鳥類種群的季節(jié)性變化規(guī)律。鳥類大多在春季繁殖，之后由于新生個(gè)體的長成，其種群密度上升，隨后隨著部分個(gè)體的死亡，種群密度下降，到來年繁殖季開始時(shí)，種群密度最低[34]。同時(shí)，根據(jù)神農(nóng)架歷史野外考察記錄[25，35]，神農(nóng)架的鳥類組成中，留鳥占絕大部分，其次是夏候鳥、冬候鳥、旅鳥。4個(gè)季節(jié)中，鳥類物種豐富度由高到低依次是夏季(148種)、秋季(77種)、春季(72種)、冬季(28種)，這種差異一定程度也印證了聲音指數(shù)的季節(jié)差異。通過對(duì)聲音指數(shù)的長時(shí)間變化分析可以發(fā)現(xiàn)，相較于之前使用的短時(shí)間內(nèi)的聲音指數(shù)[23-24]，長時(shí)間內(nèi)的聲音指數(shù)能夠更加準(zhǔn)確地獲取聲音指數(shù)日變化的關(guān)鍵時(shí)刻，更適用于鳥類物種豐富度評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論與討論

采用生態(tài)聲學(xué)的方法能夠有效評(píng)價(jià)鳥類物種豐富度，其中ACI、BI指數(shù)整體與神農(nóng)架鳥類物種豐富度相關(guān)性較好，這與其他研究的結(jié)論一致[16，18]。通過對(duì)不同季節(jié)的聲音指數(shù)的日變化對(duì)比分析可知，在夏季，研究區(qū)的鳥類黎明合唱的開始時(shí)間早于春秋2季，黃昏合唱的結(jié)束時(shí)間晚于春秋2季，這與鳥類生物特性有關(guān)，原因是鳥類鳴唱的時(shí)間與繁殖期、捕食期、地域活動(dòng)密切相關(guān)[33]。其次可以說明，通過聲音指數(shù)變化規(guī)律，能夠確定該地區(qū)鳥類活動(dòng)的時(shí)間序列變化及活躍時(shí)間區(qū)間，有助于確定重點(diǎn)監(jiān)測、研究的時(shí)間，進(jìn)一步證明了根據(jù)聲音指數(shù)的生態(tài)聲學(xué)方法可以有效反映鳥類物種豐富度隨時(shí)間的變化情況。

在分析過程中發(fā)現(xiàn)，使用生態(tài)聲學(xué)方法評(píng)價(jià)鳥類物種豐富度時(shí)，最重要的是需要排除自然聲、人類活動(dòng)聲音及其他生物聲音的干擾。其中，天氣條件對(duì)鳥類鳴唱影響較大[36]。低溫、暴雨、強(qiáng)風(fēng)等都會(huì)降低、減少鳥類鳴唱的強(qiáng)度及時(shí)間，這些惡劣天氣情況產(chǎn)生的噪聲也會(huì)使聲音指數(shù)計(jì)算產(chǎn)生誤差，比如人工監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)采樣點(diǎn)3、5的ACI指數(shù)受到天氣情況干擾較多，當(dāng)去除干擾后，其ACI指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性有所提升。很多研究會(huì)在采集聲音的同時(shí)記錄天氣[19，37]，以便能夠自動(dòng)排除天氣干擾。

通過人工監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)，另一個(gè)干擾源是人聲和伴隨著人類活動(dòng)出現(xiàn)的馬達(dá)聲、敲擊聲等。有學(xué)者提出可以用NDSI指數(shù)來描述聲景中的生物聲音占比[20]。本研究中，NDSI指數(shù)與鳥類物種豐富度相關(guān)性較好，在采樣點(diǎn)5、11，可以通過NDSI指數(shù)判斷生物聲音及非生物聲音；而在采樣點(diǎn)3、7、8，由于水流聲的影響，這些采樣點(diǎn)的NDSI指數(shù)值偏高，會(huì)將無聲學(xué)活動(dòng)的錄音誤判為生物聲音，不適合使用NDSI指數(shù)作為判斷依據(jù)。相較于人工監(jiān)聽，通過NDSI指數(shù)判斷，可以去除人工干擾，提升其余聲音指數(shù)效果，但是需要在進(jìn)行聲音數(shù)據(jù)采集前做好規(guī)劃，選擇合適的采樣點(diǎn)，避免如水流聲等持續(xù)高頻聲音對(duì)于NDSI指數(shù)結(jié)果的干擾。

本研究采用生態(tài)聲學(xué)方法，根據(jù)長時(shí)間序列的聲音數(shù)據(jù)，提取常用的BI、ACI、NDSI、ADI、AEI、H6種聲音指數(shù)，以神農(nóng)架國家公園體制試點(diǎn)區(qū)為例，研究長時(shí)間范圍內(nèi)聲音指數(shù)與當(dāng)?shù)伉B類物種豐富度的相關(guān)性。結(jié)果表明，ACI、BI、NDSI指數(shù)能較好反映當(dāng)?shù)氐镍B類物種豐富度，且長時(shí)間序列的聲音指數(shù)可以有效反映不同時(shí)間段內(nèi)該地區(qū)的鳥類活動(dòng)變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，利用聲音監(jiān)測鳥類多樣性，能夠有效節(jié)省野外調(diào)查的時(shí)間、人力，減少調(diào)查者對(duì)鳥類的干擾，同時(shí)錄音數(shù)據(jù)便于保存，能夠進(jìn)行重復(fù)分析，是一種具有前景的生物多樣性監(jiān)測及保護(hù)方法。在使用聲音指數(shù)時(shí)，還需要注意排除天氣、人類活動(dòng)及其他物種的影響。在未來的研究中，還需進(jìn)一步將生態(tài)聲學(xué)方法擴(kuò)展到不同地區(qū)的鳥類物種豐富度的評(píng)價(jià)中，以獲取更適合的聲音指數(shù)，為生態(tài)研究、環(huán)境影響評(píng)估、保護(hù)區(qū)管理提供支持。